处理转炉钒铬渣的系统和方法与流程

本发明属于冶金技术领域，具体而言，本发明涉及一种处理转炉钒铬渣的系统和方法。

背景技术：

我国是一个贫铬的国家，97％的铬矿都依赖于进口。值得注意的是，攀枝花红格地区的高铬型钒钛磁铁矿中铬含量高达900万吨，铬与钒在原矿中的含量相当。国内对这种红格钒钛磁铁矿的处理方法为首先经过高炉冶炼成含钒铬铁水，然后在转炉中氧化吹炼出转炉钒铬渣(或简称钒铬渣)。转炉钒铬渣属钒铬相当或低钒高铬的高铬型钒渣，其铬含量(5％～13％)是普通钒渣的近10倍，具有较大的应用价值。现有技术对于该钒铬渣进行高温氧化钠化焙烧－水浸得到的低钒高铬溶液，含有较多的硅、铁、铝、磷等杂质，沉钒产品纯度不高，且得到的高铬溶液中含少量钒难以去除，目前条件下无法获得合格的铬产品。

迄今为止，钒铬渣中钒、铬提取及分离尚未有工业化生产的工艺技术，其主要的技术难点在于钒、铬难于实现高效提取且分离困难，钒铬资源的高效、清洁利用更是一大难题。

目前对钒铬渣的研究集中在如果经济高效地分离钒和铬上，而忽略了钒铬渣中铁资源的同步提取。而且现有氧化焙烧-湿法浸出技术处理钒铬渣得到的钒铬溶液中钒和铬分离难度大，没有工业化前景。

因此，现有的处理转炉钒铬渣的技术有待进一步改进。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种处理钒铬渣的系统和方法，采用该系统可以实现钒铬渣中铁、钒和铬资源的高效回收，并且铁的回收率不低于87％，钒的回收率不低于90％，铬的回收率不低于88％。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种处理转炉钒铬渣的系统。根据本发明的实施例，所述系统包括：

氧化磁化焙烧装置，所述氧化磁化焙烧装置具有转炉钒铬渣入口、空气入口和磁性焙砂出口；

磁选装置，所述磁选装置具有磁性焙砂入口、铁精矿出口和除铁钒铬渣出口，所述磁性焙砂入口与所述磁性焙砂出口相连；

第一氧化钠化焙烧装置，所述第一氧化钠化焙烧装置具有除铁钒铬渣入口、第一钠盐入口、第一空气入口和水溶性钒酸钠熟料出口，所述除铁钒铬渣入口与所述除铁钒铬渣出口相连；

水浸提钒装置，所述水浸提钒装置具有水溶性钒酸钠熟料入口、第一水入口、第一酸度调节剂入口、铵盐入口、五氧化二钒出口和铬渣出口，所述水溶性钒酸钠熟料入口与所述水溶性钒酸钠熟料出口相连；

第二氧化钠化焙烧装置，所述第二氧化钠化焙烧装置具有铬渣入口、第二钠盐入口、第二空气入口和水溶性铬酸钠熟料出口，所述铬渣入口与所述铬渣出口相连；

水浸提铬装置，所述水浸提铬装置具有水溶性铬酸钠熟料入口、第二水入口、第二酸度调节剂入口和重铬酸钠出口，所述水溶性铬酸钠熟料入口与所述水溶性铬酸钠熟料出口相连。

根据本发明实施例的处理转炉钒铬渣的系统通过将转炉钒铬渣依次进行氧化磁化焙烧和磁选处理，可以分离得到铁精矿，从而回收了钒铬渣中的铁资源，并且使得所得除铁钒铬渣中钒和铬的品位大幅提升，从而有利于后续提钒和提铬，同时铁是钒铬回收中的有害元素，除铁或更有利于后续过程中钒和铬的回收，然后将所得除铁钒铬渣依次通过氧化钠化焙烧和水浸提钒处理，可以实现钒资源的高效回收，接着将水浸提钒所得铬渣再进行氧化钠化焙烧和水浸提铬，可以实现铬资源的高效回收。由此，采用该系统可以实现钒铬渣中铁、钒和铬资源的高效回收，并且铁的回收率不低于87％，钒的回收率不低于90％，铬的回收率不低于88％。

另外，根据本发明上述实施例的处理转炉钒铬渣的系统还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述氧化磁化焙烧装置为转底炉、回转窑或多层焙烧炉，优选转底炉。

在本发明的一些实施例中，所述第一氧化钠化焙烧装置为转底炉、回转窑或多层焙烧炉，优选回转窑或多层焙烧炉。

在本发明的一些实施例中，所述第二氧化钠化焙烧装置为转底炉、回转窑或多层焙烧炉，优选转底炉。

在本发明的再一个方面，本发明提出了一种采用上述系统处理转炉钒铬渣的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：

(1)将转炉钒铬渣与空气供给至所述氧化磁化焙烧装置中进行氧化磁化焙烧处理，以便得到磁性焙砂；

(2)将所述磁性焙砂供给所述磁选装置中进行磁选处理，以便得到铁精矿和除铁钒铬渣；

(3)将所述除铁钒铬渣、第一钠盐和空气供给至所述第一氧化钠化焙烧装置中进行氧化钠化焙烧处理，以便得到水溶性钒酸钠熟料；

(4)将所述水溶性钒酸钠熟料与水、第一酸度调节剂和铵盐供给至所述水浸提钒装置中进行处理，以便得到五氧化二钒和铬渣；

(5)将所述铬渣、第二钠盐和空气供给至所述第二氧化钠化焙烧装置中进行氧化钠化焙烧处理，以便得到水溶性铬酸钠熟料；

(6)将所述水溶性铬酸钠与水和第二酸度调节剂供给至所述水浸提铬装置中进行处理，以便得到中铬酸钠。

根据本发明实施例的处理转炉钒铬渣的方法通过将转炉钒铬渣依次进行氧化磁化焙烧和磁选处理，可以分离得到铁精矿，从而回收了钒铬渣中的铁资源，并且使得所得除铁钒铬渣中钒和铬的品位大幅提升，从而有利于后续提钒和提铬，同时铁是钒铬回收中的有害元素，除铁或更有利于后续过程中钒和铬的回收，然后将所得除铁钒铬渣依次通过氧化钠化焙烧和水浸提钒处理，可以实现钒资源的高效回收，接着将水浸提钒所得铬渣再进行氧化钠化焙烧和水浸提铬，可以实现铬资源的高效回收。由此，采用该方法可以实现钒铬渣中铁、钒和铬资源的高效回收，并且铁的回收率不低于87％，钒的回收率不低于90％，铬的回收率不低于88％。

另外，根据本发明上述实施例的处理转炉钒铬渣的方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述转炉钒铬渣中Cr₂O₃质量分数为8～16％，V₂O₅质量分数为8～16％，Fe质量分数为20～35％。

在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述氧化磁化焙烧处理的温度为300～500摄氏度，时间为5～20min，所述空气中氧气浓度按体积百分比计为0.5～2％。由此，可以显著提高后续过程中铁的回收率。

在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述除铁钒铬渣中铁质量分数不大于8％。由此，可以显著提高后续过程中钒和铬的回收率。

在本发明的一些实施例中，在步骤(3)中，所述氧化钠化焙烧处理的温度为600～900摄氏度。由此，可以进一步提高后续过程中钒和铬的回收率。

在本发明的一些实施例中，在步骤(3)中，所述除铁钒铬渣与所述第一钠盐的混合质量比100:(5～15)。由此，可以进一步提高后续过程中钒和铬的回收率。

在本发明的一些实施例中，在步骤(5)中，所述氧化钠化焙烧处理的温度为1150～1200摄氏度。由此，可以进一步提高后续过程中钒和铬的回收率。

在本发明的一些实施例中，在步骤(5)中，所述铬渣与所述第二钠盐的混合质量比100:(10～25)。由此，可以进一步提高后续过程中钒和铬的回收率。

在本发明的一些实施例中，所述第一钠盐和所述第二钠盐分别独立地为碳酸钠、氯化钠或硫酸钠。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的处理转炉钒铬渣的系统结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的处理转炉钒铬渣的方法流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种处理转炉钒铬渣的系统。根据本发明的实施例，参考图1，该系统包括：氧化磁化焙烧装置100、磁选装置200、第一氧化钠化焙烧装置300、水浸提钒装置400、第二氧化钠化焙烧装置500和水浸提铬装置600。

根据本发明的实施例，氧化磁化焙烧装置100具有转炉钒铬渣入口101、空气入口102和磁性焙砂出口103，且适于将转炉钒铬渣与空气接触进行氧化磁化焙烧处理，以便得到磁性焙砂。具体的，转炉钒铬渣为将钒钛磁铁矿经过高炉冶炼成含钒铬铁水，然后在转炉中氧化吹炼出得到的矿渣，转炉钒铬渣中铁主要以钒铁尖晶石FeO·V₂O₃、铬铁尖晶石FeO·Cr₂O₃和铁橄榄石FeO·SiO₂的形式存在，并且转炉钒铬渣中Cr₂O₃质量分数为8～16％，V₂O₅质量分数为8～16％，Fe质量分数为20～35％，该步骤中，转炉钒铬渣进行氧化磁化焙烧得到磁性焙砂，钒铁尖晶石、钒铬尖晶石和铁橄榄石中的FeO被氧化成Fe₃O₄，这一过程中可能会有一部分钒被氧化，具体发生的反应如(1)～(3)所示：

3(2FeO·SiO₂)+O₂＝2Fe₃O₄+3SiO₂ (1)

6(FeO·V₂O₃)+O₂＝2Fe₃O₄+6V₂O₃ (2)

6(FeO·Cr₂O₃)+O₂＝2Fe₃O₄+6Cr₂O₃ (3)

根据本发明的一个实施例，氧化磁化焙烧处理的条件并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，氧化磁化焙烧处理的温度可以为300～500摄氏度，时间为5～20min。发明人发现，若氧化磁化焙烧处理温度过低或时间过短，钒铬渣中FeO被氧化成Fe₃O₄的反应进行的不充分，从而影响铁的回收；而温度过高或时间过长，钒铬渣中FeO容易被过度氧化到Fe₂O₃，由于Fe₂O₃不具有磁性，不能被磁选回收，也会影响铁的回收。由此，采用本申请的氧化磁化焙烧条件可以显著提高后续所得铁的回收率。

根据本发明的再一个实施例，该步骤中，空气中氧含量并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，采用空气中氧气浓度按体积百分比计为0.5～2％。发明人发现，若空气中氧气浓度过低，使得钒铬渣中FeO被氧化成Fe₃O₄的反应进行的不充分，影响铁的回收；而若空气中氧气浓度过高，钒铬渣中FeO容易被过度氧化到Fe₂O₃，由于Fe₂O₃不具有磁性，不能被磁选回收，也会影响铁的回收。由此与，采用本申请的空气浓度可以显著提高后续所得铁的回收率。

根据本发明的又一个实施例，氧化磁化焙烧装置可以为转底炉、回转窑或多层焙烧炉，优选转底炉。

根据本发明的实施例，磁选装置200具有磁性焙砂入口201、铁精矿出口202和除铁钒铬渣出口203，磁性焙砂入口201与磁性焙砂出口103相连，且适于将上述得到的磁性焙烧进行磁选处理，以便分离得到铁精矿和除铁钒铬渣。具体的，该步骤中，磁性焙砂经过磁选后将Fe₃O₄进行回收，经过磁选后Fe₃O₄进入磁性部分的铁精矿(铁精矿中四氧化三铁中的铁占全铁比例不低于90％)，而钒铬氧化物进入非磁性的部分的除铁钒铬渣。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对磁选处理的条件进行选择。

根据本发明的一个实施例，除铁钒铬渣中铁质量分数不大于8％。发明人发现，铁是钒铬回收中的有害元素，除铁有利于后续过程中钒和铬的回收。由此，本申请中通过将除铁钒铬渣中铁质量分数控制在不大于8％时可以保证后续过程中钒铬具有较高的回收率。

根据本发明的实施例，第一氧化钠化焙烧装置300具有除铁钒铬渣入口301、第一钠盐入口302、第一空气入口303和水溶性钒酸钠熟料出口304，除铁钒铬渣入口301与除铁钒铬渣出口203相连，且适于将上述得到的除铁钒铬渣与钠盐和空气接触进行氧化钠化焙烧处理，以便得到水溶性钒酸钠熟料。具体的，除铁钒铬渣中的三氧化二钒与钠盐和氧气发生反应得到钒酸钠。具体的，该过程具体发生的反应如(4)所示：其中，氧化钠为钠盐经高温处理得到。

Na₂O+V₂O₃+O₂＝2NaVO₃ (4)

根据本发明的一个实施例，该步骤中，氧化钠化焙烧处理的温度并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，氧化钠化焙烧处理的温度可以为600～900摄氏度。发明人发现，若氧化钠化焙烧温度过低，钒酸钠的生成反应进行的不充分，影响钒的回收率；而若氧化钠化焙烧温度过高，氧化钠会和氧化铬反应生成铬酸钠，铬酸钠也具有水溶性，与钒酸钠一同浸出到溶液中，没有达到钒铬分离的目的。由此，采用该氧化钠化焙烧条件可以显著提高后续钒铬的回收率。

根据本发明的再一个实施例，除铁钒铬渣与钠盐的混合比例并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，除铁钒铬渣与钠盐的混合质量比可以为100:(5～15)。发明人发现，若钠盐加入过少，与氧化钒和氧反应就不能按照生成钒酸钠的化学计量进行，生成的钒酸钠就可能不是水溶性的，影响铬的回收；而若钠盐加入太多，并不能提高钒的回收率，相反，过量的钠容易与钒生成复杂的化合物，这些复杂化合物并不能通过后续的水浸浸出，影响钒的回收。由此，采用该混合比例可以显著提高后续钒铬的回收率。

根据本发明的又一个实施例，该过程中，钠盐的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，钠盐可以为碳酸钠、氯化钠或硫酸钠。发明人发现，采用该类钠盐与除铁钒铬渣接触进行氧化钠化焙烧处理可以明显优于其他类型钠盐提高V₂O₃的氧化钠化焙烧效率，从而提高后续过程中钒的回收率。

根据本发明的又一个实施例，第一氧化钠化焙烧装置可以为转底炉、回转窑或多层焙烧炉，优选回转窑或多层焙烧炉。

根据本发明的实施例，水浸提钒装置400具有水溶性钒酸钠熟料入口401、第一水入口402、第一酸度调节剂入口403、铵盐入口404、五氧化二钒出口405和铬渣出口406，水溶性钒酸钠熟料入口401与水溶性钒酸钠熟料出口304相连，且适于将上述得到的水溶性钒酸钠熟料与水、酸度调节剂和铵盐混合进行水浸提钒处理，以便得到五氧化二钒和铬渣。具体的，钒酸钠熟料为水溶性的，首先将水溶性的钒酸钠熟料进行水浸得到含钒溶液，使得其中的钒转移到水相中与铬渣分离，再将含钒溶液进行酸性铵盐沉钒处理得到多聚钒酸铵沉淀，最后将多聚钒酸铵进行煅烧处理得到五氧化二钒。该过程中采用的酸度调节剂可以为硫酸、盐酸和硝酸，铵盐可以为硫酸铵和氯化铵。该过程具体发生的反应如(5)～(7)所示：

10VO₃^-+6H⁺＝H₂V₁₀O₂₈^4-+2H₂O (5)

3H₂V₁₀O₂₈^4-+10NH₄⁺+2H⁺＝5(NH₄)₂V₆O₁₆↓+4H₂O (6)

(NH₄)₂V₆O₁₆＝3V₂O₅+2NH₃↑+H₂O (7)

根据本发明的实施例，第二氧化钠化焙烧装置500具有铬渣入口501、第二钠盐入口502、第二空气入口503和水溶性铬酸钠熟料出口504，铬渣入口501与铬渣出口406相连，且适于将上述得到的铬渣与钠盐和空气接触进行氧化钠化焙烧处理，以便得到水溶性钒酸钠熟料。具体的，铬渣中的三氧化二铬与钠盐和氧气发生反应得到铬酸钠。具体的，该过程具体发生的反应如(8)所示：其中，氧化钠为钠盐经高温处理得到。

4Na₂O+2Cr₂O₃+3O₂＝4Na₂CrO₄ (8)

根据本发明的一个实施例，该步骤中，氧化钠化焙烧处理的温度并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，氧化钠化焙烧处理的温度可以为1150～1200摄氏度。发明人发现，若氧化钠化焙烧温度过低，铬酸钠的生成反应不能进行或进行的不充分；氧化钠化焙烧温度过高，会导致物料熔化，影响氧的传递，反应的动力学条件变差，影响铬酸钠的生成反应。由此，采用该氧化钠化焙烧温度可以显著提高铬的回收率。

根据本发明的再一个实施例，铬渣与钠盐的混合比例并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，铬渣与钠盐的混合质量比可以为100:(10～25)。发明人发现，若钠盐加入过少，与氧化铬和氧反应就不能按照生成铬酸钠的化学计量进行，生成的铬酸钠就可能不是水溶性的，影响铬的回收；而若钠盐加入太多，并不能提高铬的回收率，相反，过量的钠容易与铬生成复杂的化合物，不能通过后续的水浸浸出，影响铬的回收。由此，采用该混合比例可以显著提高铬的回收率。

根据本发明的又一个实施例，该过程中，钠盐的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，钠盐可以为碳酸钠、氯化钠或硫酸钠。发明人发现，采用该类钠盐与铬渣接触进行氧化钠化焙烧处理可以明显优于其他类型钠盐提高三氧化二铬的氧化钠化焙烧效率，从而提高后续过程中铬的回收率。

根据本发明的又一个实施例，第二氧化钠化焙烧装置可以为转底炉、回转窑或多层焙烧炉，优选转底炉。

根据本发明的实施例，水浸提铬装置600具有水溶性铬酸钠熟料入口601、第二水入口602、第二酸度调节剂入口603和重铬酸钠出口604，水溶性铬酸钠熟料入口601与水溶性铬酸钠熟料出口504相连，且适于将上述得到的水溶性铬酸钠熟料与水和酸度调节剂混合进行水浸提铬处理，以便得到重铬酸钠。具体的，铬酸钠熟料为水溶性的，首先将水溶性的铬酸钠熟料进行水浸得到含铬溶液，再含铬溶液利用中和、硫酸酸化、蒸发除硫酸钠、冷却结晶处理得到重铬酸钠。该过程中采用的酸度调节剂可以为硫酸、盐酸和硝酸。该过程具体发生的反应如(9)所示：

2Na₂CrO₄+H₂SO₄＝Na₂Cr₂O₇+Na₂SO₄+H₂O (9)

根据本发明实施例的处理转炉钒铬渣的系统通过将转炉钒铬渣依次进行氧化磁化焙烧和磁选处理，可以分离得到铁精矿，从而回收了钒铬渣中的铁资源，并且使得所得除铁钒铬渣中钒和铬的品位大幅提升，从而有利于后续提钒和提铬，同时铁是钒铬回收中的有害元素，除铁或更有利于后续过程中钒和铬的回收，然后将所得除铁钒铬渣依次通过氧化钠化焙烧和水浸提钒处理，可以实现钒资源的高效回收，接着将水浸提钒所得铬渣再进行氧化钠化焙烧和水浸提铬，可以实现铬资源的高效回收。由此，采用该系统可以实现钒铬渣中铁、钒和铬资源的高效回收，并且铁的回收率不低于87％，钒的回收率不低于90％，铬的回收率不低于88％。

如上所述，根据本发明实施例的处理转炉钒铬渣的系统可以具有选自下列的优点至少之一：

根据本发明实施例的处理转炉钒铬渣的系统通过对转炉钒铬渣进行磁化焙烧处理，磁选后回收铁资源，除铁钒铬渣经过两步氧化钠化焙烧分别回收钒和铬，最终实现铁、钒、铬资源的综合回收。

根据本发明实施例的处理转炉钒铬渣的系统除铁后的转炉钒铬渣中钒和铬的品位大幅提升，有利于后续提钒和提铬。

根据本发明实施例的处理转炉钒铬渣的系统中铁是钒、铬回收中的有害元素，除铁后更有利于后续转炉钒铬渣中钒和铬的回收。

在本发明的再一个方面，本发明提出了采用上述处理转炉钒铬渣的系统处理转炉钒铬渣的方法。根据本发明的实施例，参考图2，该方法包括：

S100：将转炉钒铬渣与空气供给至氧化磁化焙烧装置中进行氧化磁化焙烧处理

该步骤中，将转炉钒铬渣与空气供给至氧化磁化焙烧装置中进行氧化磁化焙烧处理，以便得到磁性焙砂。具体的，转炉钒铬渣为将钒钛磁铁矿经过高炉冶炼成含钒铬铁水，然后在转炉中氧化吹炼出得到的矿渣，转炉钒铬渣中铁主要以钒铁尖晶石FeO·V₂O₃、铬铁尖晶石FeO·Cr₂O₃和铁橄榄石FeO·SiO₂的形式存在，并且转炉钒铬渣中Cr₂O₃质量分数为8～16％，V₂O₅质量分数为8～16％，Fe质量分数为20～35％，该步骤中，转炉钒铬渣进行氧化磁化焙烧得到磁性焙砂，钒铁尖晶石、钒铬尖晶石和铁橄榄石中的FeO被氧化成Fe₃O₄，这一过程中可能会有一部分钒被氧化，具体发生的反应如(a)～(c)所示：

3(2FeO·SiO₂)+O₂＝2Fe₃O₄+3SiO₂ (a)

6(FeO·V₂O₃)+O₂＝2Fe₃O₄+6V₂O₃ (b)

6(FeO·Cr₂O₃)+O₂＝2Fe₃O₄+6Cr₂O₃ (c)

根据本发明的一个实施例，氧化磁化焙烧处理的条件并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，氧化磁化焙烧处理的温度可以为300～500摄氏度，时间为5～20min。发明人发现，若氧化磁化焙烧处理温度过低或时间过短，钒铬渣中FeO被氧化成Fe₃O₄的反应进行的不充分，从而影响铁的回收；而温度过高或时间过长，钒铬渣中FeO容易被过度氧化到Fe₂O₃，由于Fe₂O₃不具有磁性，不能被磁选回收，也会影响铁的回收。由此，采用本申请的氧化磁化焙烧条件可以显著提高后续所得铁的回收率。

根据本发明的再一个实施例，该步骤中，空气中氧含量并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，采用空气中氧气浓度按体积百分比计为0.5～2％。发明人发现，若空气中氧气浓度过低，使得钒铬渣中FeO被氧化成Fe₃O₄的反应进行的不充分，影响铁的回收；而若空气中氧气浓度过高，钒铬渣中FeO容易被过度氧化到Fe₂O₃，由于Fe₂O₃不具有磁性，不能被磁选回收，也会影响铁的回收。由此与，采用本申请的空气浓度可以显著提高后续所得铁的回收率。

根据本发明的又一个实施例，氧化磁化焙烧装置可以为转底炉、回转窑或多层焙烧炉，优选转底炉。

S200：将磁性焙砂供给至磁选装置中进行磁选处理

该步骤中，将上述得到的磁性焙砂供给至磁选装置中进行磁选处理，以便分离得到铁精矿和除铁钒铬渣。具体的，该步骤中，磁性焙砂经过磁选后将Fe₃O₄进行回收，经过磁选后Fe₃O₄进入磁性部分的铁精矿(铁精矿中四氧化三铁中的铁占全铁比例不低于90％)，而钒铬氧化物进入非磁性的部分的除铁钒铬渣。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对磁选处理的条件进行选择。

根据本发明的一个实施例，除铁钒铬渣中铁质量分数不大于8％。发明人发现，铁是钒铬回收中的有害元素，除铁有利于后续过程中钒和铬的回收。由此，本申请中通过将除铁钒铬渣中铁质量分数控制在不大于8％时可以保证后续过程中钒铬具有较高的回收率。

S300：将除铁钒铬渣、第一钠盐和空气供给至第一氧化钠化焙烧装置中进行氧化钠化焙烧处理

该步骤中，将上述分离得到的除铁钒铬渣、第一钠盐和空气供给至第一氧化钠化焙烧装置中进行氧化钠化焙烧处理，以便得到水溶性钒酸钠熟料。具体的，除铁钒铬渣中的三氧化二钒与钠盐和氧气发生反应得到钒酸钠。具体的，该过程具体发生的反应如(d)所示：其中，氧化钠为钠盐经高温处理得到。

Na₂O+V₂O₃+O₂＝2NaVO₃ (d)

根据本发明的一个实施例，该步骤中，氧化钠化焙烧处理的温度并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，氧化钠化焙烧处理的温度可以为600～900摄氏度。发明人发现，若氧化钠化焙烧温度过低，钒酸钠的生成反应进行的不充分，影响钒的回收率；而若氧化钠化焙烧温度过高，氧化钠会和氧化铬反应生成铬酸钠，铬酸钠也具有水溶性，与钒酸钠一同浸出到溶液中，没有达到钒铬分离的目的。由此，采用该氧化钠化焙烧条件可以显著提高后续钒铬的回收率。

根据本发明的再一个实施例，除铁钒铬渣与钠盐的混合比例并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，除铁钒铬渣与钠盐的混合质量比可以为100:(5～15)。发明人发现，若钠盐加入过少，与氧化钒和氧反应就不能按照生成钒酸钠的化学计量进行，生成的钒酸钠就可能不是水溶性的，影响铬的回收；而若钠盐加入太多，并不能提高钒的回收率，相反，过量的钠容易与钒生成复杂的化合物，这些复杂化合物并不能通过后续的水浸浸出，影响钒的回收。由此，采用该混合比例可以显著提高后续钒铬的回收率。

根据本发明的又一个实施例，该过程中，钠盐的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，钠盐可以为碳酸钠、氯化钠或硫酸钠。发明人发现，采用该类钠盐与除铁钒铬渣接触进行氧化钠化焙烧处理可以明显优于其他类型钠盐提高V₂O₃的氧化钠化焙烧效率，从而提高后续过程中钒的回收率。

根据本发明的又一个实施例，第一氧化钠化焙烧装置可以为转底炉、回转窑或多层焙烧炉，优选回转窑或多层焙烧炉。

S400：将水溶性钒酸钠熟料与水、第一酸度调节剂和铵盐供给至水浸提钒装置中进行处理

该步骤中，将上述得到的水溶性钒酸钠熟料与水、第一酸度调节剂和铵盐供给至水浸提钒装置中进行处理，以便得到五氧化二钒和铬渣。具体的，钒酸钠熟料为水溶性的，首先将水溶性的钒酸钠熟料进行水浸得到含钒溶液，使得其中的钒转移到水相中与铬渣分离，再将含钒溶液进行酸性铵盐沉钒处理得到多聚钒酸铵沉淀，最后将多聚钒酸铵进行煅烧处理得到五氧化二钒。该过程中采用的酸度调节剂可以为硫酸、盐酸和硝酸，铵盐可以为硫酸铵和氯化铵。该过程具体发生的反应如(e)～(g)所示：

10VO₃^-+6H⁺＝H₂V₁₀O₂₈^4-+2H₂O (e)

3H₂V₁₀O₂₈^4-+10NH₄⁺+2H⁺＝5(NH₄)₂V₆O₁₆↓+4H₂O (f)

(NH₄)₂V₆O₁₆＝3V₂O₅+2NH₃↑+H₂O (g)

S500：将铬渣、第二钠盐和空气供给至第二氧化钠化焙烧装置中进行氧化钠化焙烧处理

该步骤中，将上述得到的铬渣、第二钠盐和空气供给至第二氧化钠化焙烧装置中进行氧化钠化焙烧处理，以便得到水溶性钒酸钠熟料。具体的，铬渣中的三氧化二铬与钠盐和氧气发生反应得到铬酸钠。具体的，该过程具体发生的反应如(h)所示：其中，氧化钠为钠盐经高温处理得到。

4Na₂O+2Cr₂O₃+3O₂＝4Na₂CrO₄ (h)

根据本发明的一个实施例，该步骤中，氧化钠化焙烧处理的温度并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，氧化钠化焙烧处理的温度可以为1150～1200摄氏度。发明人发现，若氧化钠化焙烧温度过低，铬酸钠的生成反应不能进行或进行的不充分；氧化钠化焙烧温度过高，会导致物料熔化，影响氧的传递，反应的动力学条件变差，影响铬酸钠的生成反应。由此，采用该氧化钠化焙烧温度可以显著提高铬的回收率。

根据本发明的再一个实施例，铬渣与钠盐的混合比例并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，铬渣与钠盐的混合质量比可以为100:(10～25)。发明人发现，若钠盐加入过少，与氧化铬和氧反应就不能按照生成铬酸钠的化学计量进行，生成的铬酸钠就可能不是水溶性的，影响铬的回收；而若钠盐加入太多，并不能提高铬的回收率，相反，过量的钠容易与铬生成复杂的化合物，不能通过后续的水浸浸出，影响铬的回收。由此，采用该混合比例可以显著提高铬的回收率。

根据本发明的又一个实施例，该过程中，钠盐的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，钠盐可以为碳酸钠、氯化钠或硫酸钠。发明人发现，采用该类钠盐与铬渣接触进行氧化钠化焙烧处理可以明显优于其他类型钠盐提高三氧化二铬的氧化钠化焙烧效率，从而提高后续过程中铬的回收率。

根据本发明的又一个实施例，第二氧化钠化焙烧装置可以为转底炉、回转窑或多层焙烧炉，优选转底炉。

S600：将水溶性铬酸钠与水和第二酸度调节剂供给至水浸提铬装置中进行处理

该步骤中，将上述得到的水溶性铬酸钠与水和第二酸度调节剂供给至水浸提铬装置中进行处理，以便得到重铬酸钠。具体的，铬酸钠熟料为水溶性的，首先将水溶性的铬酸钠熟料进行水浸得到含铬溶液，再含铬溶液利用中和、硫酸酸化、蒸发除硫酸钠、冷却结晶处理得到重铬酸钠。该过程中采用的酸度调节剂可以为硫酸、盐酸和硝酸。该过程具体发生的反应如(i)所示：

2Na₂CrO₄+H₂SO₄＝Na₂Cr₂O₇+Na₂SO₄+H₂O (i)

根据本发明实施例的处理转炉钒铬渣的方法通过将转炉钒铬渣依次进行氧化磁化焙烧和磁选处理，可以分离得到铁精矿，从而回收了钒铬渣中的铁资源，并且使得所得除铁钒铬渣中钒和铬的品位大幅提升，从而有利于后续提钒和提铬，同时铁是钒铬回收中的有害元素，除铁或更有利于后续过程中钒和铬的回收，然后将所得除铁钒铬渣依次通过氧化钠化焙烧和水浸提钒处理，可以实现钒资源的高效回收，接着将水浸提钒所得铬渣再进行氧化钠化焙烧和水浸提铬，可以实现铬资源的高效回收。由此，采用该方法可以实现钒铬渣中铁、钒和铬资源的高效回收，并且铁的回收率不低于87％，钒的回收率不低于90％，铬的回收率不低于88％。

下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。

实施例1

将转炉钒铬渣(Cr₂O₃质量分数为8％，V₂O₅质量分数为8％，Fe质量分数为20％)在转底炉内进行氧化磁性焙烧，温度300℃，氧气体积浓度0.5％，焙烧时间5min，得到磁性焙砂，其中磁性焙砂中四氧化三铁中的铁占全铁比例为92％，在磁选装置(磁选机)内对磁性焙砂进行磁选处理，得到磁性铁精矿和非磁性的除铁钒铬渣(铁质量分数7.8％)，铁精矿可以作为高炉炼铁的优质原料，然后将除铁钒铬渣与氯化钠按质量比100:5混合后在回转窑内600℃氧化钠化焙烧1h得到水溶性钒酸钠熟料，将水溶性钒酸钠熟料进行水浸提钒处理得到五氧化二钒和铬渣，然后将铬渣与氯化钠按质量比100:10混合后在转底炉内1100℃氧化钠化焙烧1h得到水溶性铬酸钠熟料，将水溶性铬酸钠熟料进行水浸提铬处理得到重铬酸钠。整个工艺铁回收率87％，钒回收率90％，铬回收率88％。

实施例2

将转炉钒铬渣(Cr₂O₃质量分数为10％，V₂O₅质量分数为10％，Fe质量分数为24％)在转底炉内进行氧化磁性焙烧，温度500℃，氧气体积浓度1.5％，焙烧时间15min，得到磁性焙砂，其中磁性焙砂中四氧化三铁中的铁占全铁比例为94％，在磁选装置(磁选机)内对磁性焙砂进行磁选处理，得到磁性铁精矿和非磁性的除铁钒铬渣(铁质量分数7.5％)，然后将除铁钒铬渣与硫酸钠按质量比100:10混合后在回转窑内700℃氧化钠化焙烧1.5h得到水溶性钒酸钠熟料，将水溶性钒酸钠熟料进行水浸提钒处理得到五氧化二钒和铬渣，然后将铬渣与碳酸钠按质量比100:15混合后在转底炉内1150℃氧化钠化焙烧1.5h得到水溶性铬酸钠熟料，将水溶性铬酸钠熟料进行水浸提铬处理得到重铬酸钠。整个工艺铁回收率89％，钒回收率92％，铬回收率89％。

实施例3

将转炉钒铬渣(Cr₂O₃质量分数为12％，V₂O₅质量分数为12％，Fe质量分数为30％)在转底炉内进行氧化磁性焙烧，温度450℃，氧气浓度2％，焙烧时间20min，得到磁性焙砂，其中磁性焙砂中四氧化三铁中的铁占全铁比例为96％(铁质量分数7.0％)，在磁选装置(磁选机)内对磁性焙砂进行磁选处理，得到磁性铁精矿和非磁性的除铁钒铬渣，然后将除铁钒铬渣与氯化钠按质量比100:12混合后在多层焙烧炉内800℃氧化钠化焙烧2h得到水溶性钒酸钠熟料，将水溶性钒酸钠熟料进行水浸提钒处理得到五氧化二钒和铬渣，然后将铬渣与碳酸钠按质量比100:20混合后在转底炉内1175℃氧化钠化焙烧2h得到水溶性铬酸钠熟料，将水溶性铬酸钠熟料进行水浸提铬处理得到重铬酸钠。整个工艺铁回收率90％，钒回收率94％，铬回收率90％。

实施例4

将转炉钒铬渣(Cr₂O₃质量分数为16％，V₂O₅质量分数为16％，Fe质量分数为35％)在转底炉内进行氧化磁性焙烧，温度350℃，氧气浓度1.5％，焙烧时间15min，得到磁性焙砂，其中磁性焙砂中四氧化三铁中的铁占全铁比例为91％，在磁选装置(磁选机)内对磁性焙砂进行磁选处理，得到磁性铁精矿和非磁性的除铁钒铬渣(铁质量分数6.7％)，然后将除铁钒铬渣与硫酸钠按质量比100:15混合后在多层焙烧炉内900℃氧化钠化焙烧1.5h得到水溶性钒酸钠熟料，将水溶性钒酸钠熟料进行水浸提钒处理得到五氧化二钒和铬渣，然后将铬渣与氯化钠按质量比100:25混合后在转底炉内1200℃氧化钠化焙烧2h得到水溶性铬酸钠熟料，将水溶性铬酸钠熟料进行水浸提铬处理得到重铬酸钠。整个工艺铁回收率88％，钒回收率95％，铬回收率92％。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。